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冻土冻融对地下水的影响:以祁连山多年冻土区大通河谷融区为例 总被引：1，自引：0，他引：1
冻土区地下水的形成、补给、径流、排泄方式以及地球化学特征受到冻土分布及其季节性冻融过程的强烈影响。以地处祁连山多年冻土区的大通河谷融区为典型研究区,基于钻探、坑探和地球物理工作查明了区内冻土特征和分布情况;结合水文地质观测及抽水试验,分析了研究区河流融区内地下水的赋存条件,深入研究了区内冻土冻融过程影响下地下水的水文地质和水化学特征,认为冻土冻融过程决定了研究区的地质和水文地质条件,控制着地下水的补给、径流、排泄方式,特别是对地下水质有优化作用——冻土区地下水质明显优于非冻土区。冻土区地下水成因和赋存条件研究对于其开发利用有重要意义。 相似文献
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以寒区气候和冻土变化及影响为主线,系统梳理回顾了张廷军教授在四十多年冻土研究中所作出的重要贡献。凝练总结了张廷军教授在量化多年冻土及地下冰分布和变化、厘清寒区特殊陆面过程关键要素的交互作用、发展冻土数值模拟模型和诊断分析方法以及发展冰冻圈遥感方法四个方面所作的创新性成果,基于这些成果发表的论文多已成为冻土与气候变化研究方面的经典,极大提高了对寒区气候、冻土分布及变化的物理基础的认识,为冰冻圈科学事业作出了不可磨灭的贡献。张廷军教授四十余载的求真求实之路同样值得我们学习和铭记。 相似文献
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论青藏铁路修筑中的冻土环境保护问题 总被引：9，自引：0，他引：9
本文通过研究已建青藏公路修筑过程中寒区冻土环境和生态环境的破坏特征，分析总结了寒区环境破坏对公路工程的影响。青藏公路工程修建活动极大地改变了冻土环境，使得多年冻土退化，上限加深，诱发了一系列冻胀、融沉、热融滑塌等冻融灾害，使得生态环境原本就很脆弱的寒区环境更加恶化，如植被退化、荒漠化等，同时，冻土环境的破坏也使得工程环境恶化，直接影响青藏公路正常交通运输。因此，在即将进行的青藏铁路修筑工程中，必须深入研究其对冻土环境的影响，对冻土环境问题和环境保护应予以足够的重视。 相似文献
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多年冻土区线性工程的生态环境影响研究现状与展望 总被引：3，自引：1，他引：2
在多年冻土区,线性工程（公路、铁路、输油管线、输电线路等）的修建和运营对沿途周边的冻土热状态、土壤理化性质、水文过程以及陆面过程产生显著影响,生态环境发生明显改变并对冻土的工程稳定性产生显著影响。冻土工程作用下的生态环境变化是冻土学近年来研究的热点之一,通过文献综述,对冻土区线性工程的主要特征,以及近几十年来工程影响下冻土环境和植被变化研究进展与现状进行了总结和归纳,在此基础上,探讨了多年冻土区工程建设存在的主要生态问题。目前,生态环境各要素对工程的反馈研究十分丰富,但是生态环境要素与工程相互作用的机理、过程的研究还需完善。在以后的研究中应重点拓展有效的监测手段,为冻土区生态环境监测和研究服务;同时,在深入理解寒区工程建设对生态环境作用机理、过程基础上,积极开展冻土区工程环境容量阈值评估以及生态环境变化预测研究,为寒区大规模工程建设与生态环境和谐发展提供理论支持与对策建议。 相似文献
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冻土对寒区水文过程具有重要的调节作用,是寒区水循环研究的核心内容之一.在分布式水文模型中对土壤冻融过程进行显式表达,对探索寒区水循环的机理、定量研究寒区流域径流的时空变化十分重要.先在黑河上游八宝河流域对考虑了土壤冻融过程的分布式水文模型进行简单验证,然后分析土壤冻融对流域水文过程的影响.对考虑和不考虑土壤冻融的模型模拟结果进行对比,发现冻土对流域的产流方式和速度有很大的影响,主要表现为：1）考虑冻土时,流域产流以壤中流为主,径流对降雨或融雪的响应速度较快,径流过程线变化较为剧烈,径流系数较高.冻土有效地阻碍了入渗过程,促进地表径流和壤中流的形成.壤中流发生的平均土壤深度冬季深,春季浅,年平均深度约为1.1 m;2）在不考虑冻土时,土壤下渗能力强,地下水补给是考虑冻土时的3倍,流域产流方式以基流为主,径流对降雨或融雪的响应速度减缓,径流过程线较为平滑,夏季洪峰在时间上存在明显的延迟.即便在降水强度较大的夏天,流域内都不会产生地表产流,而且壤中流产流的平均土壤深度平稳地处于2.4 m左右.研究对从机理上认识土壤冻融对水文过程的影响有一定的帮助. 相似文献
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青藏高原冻土及水热过程与寒区生态环境的关系 总被引：65，自引：36，他引：29
从青藏高原冻土及水热过程出发,利用青藏高原活动层监测数据,讨论了冻土水热过程与植被生长环境的关系,比较了季节冻土区与多年冻土区水热过程的差异及与植被的关系,同时讨论了不同草地生态冻融过程的变化.结果表明,冻土及水热过程与寒区生态环境有着密切的关系,冻土及水热过程不仅控制着地表状态的变化,影响着植被的发育程度,同时二者之间也存在着强烈的相互作用的关系.一旦地表条件被破坏,干扰了冻土水热过程与地表植被生长间的平衡关系,将引起生态环境的退化,出现荒漠化,甚至沙漠化. 相似文献
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中国东北大兴安岭多年冻土与寒区环境考察和研究进展 总被引：4，自引：1，他引：3
由于东北地区最近150 a来的显著气候变暖和清朝开禁政策以来强烈的人为活动影响,东北地区冻土和寒区环境已经产生了显著变化.由于社会经济活动日益增多和许多重大工程建设需要,及其寒区水文、生态环境的显著、急速恶化,继20世纪50-60年代大规模经济开发时的冻土研究高潮之后,东北地区冻土和寒区环境问题再次成为国人关注的重要问题.为研究中国-俄罗斯原油管道工程(漠河-大庆段)的气候变化与冻土退化对管道工程地基基础长期稳定性的影响问题,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室在2007年7-8月组织了"大兴安岭多年冻土与环境"科学考察,考察的主要区域涉及大兴安岭西坡从漠河(不连续多年冻土区)至阿尔山(多年冻土南界和下界附近)以及东坡从漠河、大杨树(零星岛状多年冻土区)至嫩江平原北部大庆附近(季节冻土区).考察中发现多处重要古冻土遗迹和重新研究了乌玛和伊图里河不活动冰楔群,取得了大量第一手资料,以研究第四纪,特别是全新世以来,多年冻土和寒区环境演化和变化.考察过程中,对大兴安岭(漠河-黄岗梁)和长白山的针叶林优势种(兴安松和章子松)树木年轮进行了系统采样,以详细研究小冰期晚期以来的气候和环境变化.考察结果表明: 最近50 a来,受显著气候变暖和强烈人类活动影响,东北多年冻土已经产生显著退化,南界有较大幅度(40～120 km)北移.根据最新预测表明,在未来50～100 a气候变暖情景下,多年冻土将继续退化,但面积上的变化将较慢.这可能归结于东北地区较好的地表覆被条件和丰富的地下冰、雪盖减少,以及可能显著增强的西伯利亚-蒙古冷高压在冬季形成的强大、稳定和广泛的大气逆温层结对兴安-贝加尔型冻土的控制作用. 相似文献
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微生物对冻土生境的适应以及对全球变化和寒区工程扰动的响应:进展与展望 总被引：2，自引：0，他引：2
多年冻土这一极端的生境中,温度、营养物质、冻融过程等因素深刻影响和限制着冻土中微生物生理、代谢途径和生态结构.低温胁迫下,冻土中微生物从形态、生理和生化水平发展了特殊的耐受机制.冻融过程对细胞产生直接危害,并通过调节水盐、营养条件输送而间接地影响微生物活动.寒区工程扰动下垫面和周边一定范围内冻土的水、热、力学平衡,由此也改变了微生物赖以生存的微环境,破坏了地表植被和下伏冻土中微生物的联系.寒区油气管道泄漏后严重地污染土壤,并毒害和抑制冻土中微生物.冻土区微生物数量及生物多样性的波动与冻土的后生冷生作用以及生物地球化学循环密切相关.它们可能记录了冻土的发育、全球变化和生态环境变迁的重要信息.全球变暖背景下,冻土区微生物对有机碳和温室气体的束缚、吸收、运移和最终排放发挥着重要的作用,在全球碳氮循环和对气候系统的反馈中扮演重要角色. 相似文献
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《冰川冻土》2010,(4)
<正>1.本刊是我国冰、雪、冻土和冰冻圈研究领域唯一的学报级学术期刊,积极支持在冰、雪、冻土和冰冻圈及全球变化基础研究和应用研究中具创造性、高水平和面向国民经济建设的新思想、新观点、新方法和新学说;促进国内外学术交流,传播与冰冻圈和全球变化相关的科学知识,为寒区国民经济建设服务.2.本刊刊登的论文、报道和综述内容主要包括:冰、雪、冻土(含人工冻土)的性质、过程及其控制;冰冻圈的资源与环境;冰冻圈各组分的动态变化及相互作用;冰冻圈与大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和人类活动之间的相互作用;寒区水文水资源;寒区生态与建设;全球变化;寒区工程与减灾、防灾;先进技术在寒区开发与研究中的应用. 相似文献
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青藏高原典型多年冻土区的一维水热过程模拟研究 总被引：2，自引：2，他引：0
了解多年冻土内部的水热过程对寒区工程规划和建设的辅助决策具有重要意义.冻土的水分迁移与温度变化密切相关,然而传统的经验模型局限性大,对水热物理过程考虑不足;陆面过程模型所需的驱动数据多且很难准确模拟深层土温,尽管数值模型在工程上应用的比较多,但很少应用到冻土的演化过程中.基于非饱和土壤渗流和热传导理论,实现了冻土水分场与温度场的水热耦合数值模拟.以唐古拉综合观测场为例,将数值模拟结果与观测数据进行对比,验证水热耦合数值模拟的有效性.结果表明：模型对土壤温度模拟效果较好,15 m以上R2在0.88以上,RMSE在1℃以内;水分模拟尚可,但仍存在一定误差,R2在0.7以上,RMSE在7.65%以内.模拟的活动层厚度约3.6 m,年平均地温所在的深度约为15 m,与实测值基本一致.该水热耦合模型可用于研究多年冻土区土壤水热变化规律. 相似文献
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为深入理解热喀斯特湖与多年冻土间的相互作用, 本文以青藏高原北麓河盆地典型热喀斯特湖区域为例, 构建考虑热传导和热对流过程的水-冰-热耦合模型, 对热喀斯特湖作用下的多年冻土退化特征及热喀斯特湖的水均衡进行模拟,计算地质环境和气候变暖对热喀斯特湖水均衡和冻土的影响。研究结果表明: 热喀斯特湖周围冻土逐步退化并形成贯穿融区, 导致地下水循环模式发生改变;在地表温度作用下, 形成的活动层厚度为3.35 m;热喀斯特湖在整个模拟时段内表现为负均衡, 其排泄量在285~388 a间显著增加;地层渗透性能决定了热喀斯特湖和生态环境的发展方向;气候变暖加速多年冻土向季节冻土转变。研究结果可为进一步认识寒旱区生态水文过程提供科学依据。 相似文献
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Groundwater in China’s permafrost region is vital for humans and cold-climate ecosystems. Permafrost responses to global warming have significantly changed the spatio-temporal patterns and distribution of properties associated with the groundwater system. The main areas of current and past studies on permafrost hydrogeology in China include four aspects: groundwater distribution and dynamics in permafrost regions, interplay between groundwater and permafrost, the impact of permafrost degradation on groundwater, and the regional effect of groundwater changes on the environment in permafrost regions. Over the last 10 years, the development and use of coupled heat-transport and groundwater models have focused on the hydrogeology of permafrost, and on groundwater development and distribution in permafrost regions. Progress in groundwater-related research on issues surrounding permafrost regions of China are comprehensively summarized and discussed in this review paper, which should provide a theoretical basis for further study of the groundwater system and its effects on the ecological environment under climate change. 相似文献
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祁连山黑河干流山区水文模拟研究进展 总被引：2，自引：1，他引：1
流域水文模拟是在认识水文规律的基础上, 对流域水文过程的一种数学描述.黑河流域作为典型的内陆河流域历来是研究寒区、 旱区水文过程的热点区域.祁连山黑河干流山区的水文模拟研究也备受学者们的关注, 经验模型、 概念模型和分布式水文模型在该区域均有应用, 虽然都对出山径流做出了准确的模拟, 但是引进的模型对高寒山区水文过程的刻画不够详细.内陆河高寒山区流域的水文模拟要充分考虑冰川、 积雪、 冻土等因素所引起的特殊寒区水文过程, 准确刻画这些水文过程是高寒山区流域水文模拟成功的关键.今后应该继续加强野外观测, 深入开展冻土水文过程、 冰雪水文过程的模拟研究, 发展真正适合于高寒山区流域水文过程的分布式水文模型. 相似文献
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冻结层上水的分布及工程影响研究现状与展望 总被引：1，自引：1，他引：0
作为一种多年冻土区的特殊水文地质现象,冻结层上水（或多年冻土层上水）的分布受局地因素的控制,且随活动层的季节性冻融而变化,影响地表水和地下水循环以及多年冻土环境中的水热平衡。多年冻土将冻结层上水限制在一个狭窄的空间内,在暖季冻结层上水侧向和竖向的渗流传热将加剧多年冻土的退化,也会对上覆工程构筑物的稳定运营造成极大威胁。目前关于冻结层上水的研究主要集中在分布特征、变化规律、流量计算、渗流模拟、水热耦合等方面。研究发现：在全球升温背景下,多年冻土退化速率加剧,随着冻土厚度变薄和融区出现,冻结层上水的流量及其与地下水的交换量均发生变化,除了影响局地水文特征外,还与工程病害密切相关,如坡脚积水、路基沉降以及路面裂缝等。以区域分布特征为出发点,对冻结层上水的研究现状进行了归纳和总结,并对其工程影响有关的渗流传热理论研究成果进行了梳理,对今后需要进行深入研究的方向进行了展望。这有助于全面理解冻结层上水在冻土区水文过程中的功能,为相关研究提供了进一步的理论参考。 相似文献
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在国家决策西部大开发战略之际, 正确评价青藏高原开发中所面临的冻土问题, 为生态环境建设和国民经济持续稳定发展提供依据, 显得更为重要。多年冻土占据着青藏高原一半以上的疆土面积, 受全球气候变化和人为活动的共同影响, 在过去的几十年中已发生了不同程度的变化, 且随着人类活动增强, 变化必将加剧, 冻土问题也将显得日益突出。多年冻土的变化主要表现为多年冻土的地温升高、上限下降和面积缩减等, 进而影响到各类工程的地基稳定性, 使工程建筑受到不同程度的破坏;同时, 由于气候变化、过度放牧和工程活动的影响, 地面水热状况改变, 尤其是地表土壤层中水分含量的降低, 导致了草场退化, 生态环境恶化。在分析这些冻土问题原因的基础上, 作者预测了在未来开发中可能出现的冻土问题, 并提出了建议。 相似文献
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马粪沟流域不同景观带水文过程 总被引：2，自引：0，他引：2
目前高寒水源区完整水文过程规律研究还非常薄弱。应用同位素技术与水化学分析模拟方法来甄别高寒区马粪沟流域不同景观带冰川、积雪、冻土、地表水、地下水和降雨等水体对出山径流的贡献组合与路径,旨在揭示各景观带的水文过程。据端元混合模型计算,在湿季出山径流52%来自地下水补给,其地下水主要是由冻土融水、冰雪融水和降雨下渗转化形成;冰雪带融水占11%;高山寒漠带和灌丛带地表径流占20%;高山草原带约占9%;降雨直接补给占8%。整个流域降雨很少直接产生地表径流,而是在各个景观带转化成壤中流或地下径流,然后汇入河道。 相似文献
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Gao Shuhui Jin Huijun Wu Qingbai Bense Victor F. Luo Dongliang Wang Qingfeng Yang Yuzhong Chang Wenwen 《Hydrogeology Journal》2023,31(3):789-811
Warming climate and thawing permafrost have profound impacts on groundwater flow regimes in cold regions because of the shrinkage or disappearance of the confining unit formed by the permafrost layers and improving hydraulic connections. Numerical simulations of coupled groundwater flow and heat transfer are often used to characterize the changing permafrost hydrogeology. In this study, a number of scenarios for different hydraulic gradients and lake-water depths have been used to simulate the concordant permafrost evolution and groundwater movement using a two-dimensional cylindrical coordinate model at time scales of decades to centuries in response to a warming climate. The model is applied to a representative headwater catchment in the south-central headwater area of the Yellow River on the northeastern Qinghai-Tibet Plateau, China. The results show that the presence and movement of groundwater and the deeper subpermafrost aquifer can substantially accelerate permafrost degradation, and the disappearance of residual permafrost at depth can result in the sudden establishment of deep groundwater flow paths. All hydrological impacts will become evident after the stabilization of the hydrothermal and flow fields at 100–200 years. The stable discharge rate of groundwater flow varies from 8.0 to 12.4 m3 s−1, and the stable velocity of groundwater flow varies from 1.6 × 10−7 to 4.4 × 10−7 m s−1 under different scenarios within the model domain. The modeling results also demonstrate that flow velocity and discharge rate in local groundwater flow systems can be enhanced by an increased hydraulic conductivity, leading to an accelerated degradation of isolated permafrost bodies.
相似文献19.
在气候变化的背景下, 寒区灌丛与积雪的相互关系成为寒区水文循环研究的重要环节. 综述近几十年来寒区灌丛-积雪相互关系的国内外研究现状, 并对未来研究提出了展望. 寒区灌丛过去几十年来覆盖面积和生物量等呈现增加趋势, 灌丛的增加可截留积雪, 改变积雪重分布, 影响积雪消融过程; 积雪可增加灌丛区地温, 制约灌丛区融雪时空变化过程, 影响寒区灌丛的生理生态过程. 灌丛与积雪同为寒区自然生态系统和环境的重要组成部分, 二者相互作用使地面太阳辐射和地表水分分配过程复杂化, 从而间接地影响寒区冻土环境变化. 最后, 指出了未来研究需要重点关注的几个问题: 寒区灌丛区积雪分布的精确估计; 灌丛-积雪-冻土连续体的研究; 耦合灌丛-积雪作用的寒区水文模型的构建. 相似文献
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The areal extent of permafrost in China has been reduced by about 18.6 % during the last 30 years. Due to the combined influences of climate warming and human activities, permafrost has been degrading extensively, with marked spatiotemporal variability. Distribution and thermal regimes of permafrost and seasonal freeze-thaw processes are closely related to groundwater dynamics. Permafrost degradation and changes in frost action have extensively affected cold-regions hydrogeology. Progress on some research programs on groundwater and permafrost in two regions of China are summarized. On the Qinghai-Tibet Plateau and in mountainous northwest China, permafrost is particularly sensitive to climate change, and the permafrost hydrogeologic environment is vulnerable due to the arid climate, lower soil-moisture content, and sparse vegetative coverage, although anthropogenic activities have limited impact. In northeast China, permafrost is thermally more stable due to the moist climate and more organic soils, but the presence or preservation of permafrost is largely dependent on favorable surface coverage. Extensive and increasing human activities in some regions have considerably accelerated the degradation of permafrost, further complicating groundwater dynamics. In summary, permafrost degradation has markedly changed the cold-regions hydrogeology in China, and has led to a series of hydrological, ecological, and environmental problems of wide concern. 相似文献